采矿工程本科毕业设计顾桥井田1

1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1位置与交通顾桥井田位于安徽省风台县西北，距县城约20km，归风台县管辖。东西宽715km，平均约11km，南北长817km，平均约13km，面积约140km2。地理座标为东经11626151163700，北纬324347325230。 区内有风台利辛公路通过，外围有风台蒙城、风台颍上阜阳、潘集谢桥等主要公路。淮南阜阳铁路经过井田南缘。西淝河流经本区南部入淮河，可通50吨级船只，交通方便。图1-1 地理位置图1.1.2地形与水系顾桥井田地处淮河中游淮北平原南部，地形平坦，地面标高一般在2124 m,西北高，东南低。永幸河由西北向东南流经本区中部入淮河，西淝河经过本区南缘，在鲁台改入淮河，是地面水汇集排泄的渠道，历年最高水位+24.82 m(1954年)，1991年为+24.03 m(闸上)，两岸筑有大堤，最大堤距30003500 m，右堤顶高+26.61 m，左堤顶高+27.11 m。顾桥集西有岗河，地势低洼，标高为1820 m。此外，区内遍布人工开挖的渠道，用以灌溉、防洪、排涝。1.1.3矿区生产与建设淮南潘谢矿区拥有136.75亿吨保有储量，自70年代开发以来，已建成潘一、潘二、潘三、谢桥和张集等5对矿井，投产规模16.1Mt/a。广大矿区范围内，农业以种植业为主，水产养殖位次，乡镇企业落后，产值低。供电电源可靠：本矿井位于潘谢矿区西部，邻近有3座电厂：淮南电厂（一厂）位于本矿井东南约50 km处，现装机容量490 MW；洛河电厂（二厂）位于淮南电厂东北约5km处，设计装机容量4300 MW，220 kV线路与区域电网相联；平圩电厂（三厂）位于淮南电厂西约11 km处，设计装机容量4600 MW；洛河电厂与平圩电厂之间有500kV联络线，并均以500kV超高压线路经繁昌与江南电网相联。1.1.4气 象本区属季风温暖带半湿润气候，季节性明显，夏季炎热，冬季寒冷。年平均气温15.1 ，极端最高气温41.2 （66年8月8日），极端最低气温-22.8 （69年1月31日）。年平均降雨量926.30 mm，最大1723.5 mm（1954年），最小471.9 mm（1966年），日最大降雨量320.44 mm ,小时最大降雨量75.3 mm。降雨多集中在6、7、8三个月，约占全年的40%。年平均蒸发量1610.14 mm（水面），最大2008.1 mm（58年），最小1261.2mm（80年）。蒸发量大于降雨量，潮湿系数近似0.5。春夏两季多东南风、东风，秋季多东南、东北风，冬季多东北、西北风。平均风速3.18 m/s，最大风速20 m/s。 年初霜期在11月上旬，终霜期为次年4月中旬，无霜期191238天。 初雪一般在11月上旬，终霜在次年3月中旬，雪期72127天，最长138天，最短26天，最长连续降雪6天，日最大降雪量16cm . 冻结及解冻无定期，一般夜冻日解。冻结深度412cm，最大冻结深度30cm。 1.1.5地 震 根据历史资料，淮南地区地震活动强度不大，以轻度破坏和有感地震为主。颖上县志记载有感地震16次，其中1931年在明龙山曾发生6.25级地震，震中最大烈度7度。其它地区地震，如1668年郯城8.5级地震，1917年霍山6.25级地震，1937年荷泽7级地震，对本区均有波及，但无较大破坏。在抗震方面，安徽省地震局皖震发地字（84）020号文对淮南地区未来百年内的地震基本烈度定为7度。 中国地震烈度区划图（1990）经国务院批准，由国家地震局和建设部于一九九二年六月正式发布。国家建设部以建抗199313号文、中国统配煤矿总公司以中煤总基经学第47号文通知执行新的中国地震裂度区划图（1990）。根据“90区划图”，淮南矿区（包括潘谢矿区）所处区域均划为6度基本烈度区。1.2地 质 特 征1.2.1 井田的勘探程度顾桥井田从1966年至1980年间在原有勘探区内先后施工钻孔387个，井田范围扩大后，又增加了原属张集、丁集二井田的部分钻孔49个、顾桥煤层气测试井1个和井筒检查孔7个，全井田共有钻孔444个，钻探工程量346528.70m。其中地质孔407个，工程量326336.65m；水文孔37个，工程量20192.05m，抽水25次。此外，还施工了供水水源详勘孔56个，工程量5885.81m。上述钻孔绝大部分实施了测井工作。为配合原有勘探区的资源勘探工作，还进行了光电和模拟地震勘探，共施工测线长1661.08km，计22786个物理点。为了进一步查明地质构造及主要煤层的赋存状况，1995年又对原勘探区大部分区段进行了高分辨率数字地震补充勘探，完成测线总长781.5km，物理点计35470个，目前即将完成首采块段三维地震勘探工作。1.2.2地层顾桥井田属全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系和新生界。井田地层全系钻孔揭露。 一、奥陶系中下统（Q1+2） 井田揭露最大厚度109.16m，为灰深灰色厚层状白云质灰岩及少量砾状灰岩，顶部夹灰绿色铝土团块，性致密，未见溶蚀。 二、石炭系上统太原组（C3） 有四个钻孔穿过全组，平均厚104m。由灰岩、泥岩、粉砂岩相间组成，含薄煤69层，大部分不可采，不稳定。有灰岩1013层，平均总厚47.7m，占地层总厚的44%。富含蜓化石，主要有：似纺缍蜓（Quasifusulina sp）；希瓦格蜓（Schwagerina sp）；皱壁蜓（Rugusofusulina sp）；东方轮叶（Annularia cf Orientalis）；卵形脉羊齿（Neuropteris ovata）。 三、二迭系（P） 底部以海相泥岩与太原组分界，厚度大于954m，分上、下统四个组，其中山西组、上、下石盒子组含煤地层厚734m，含煤33层，总厚30.08m，含煤系数为4.10%，可分七个含煤段。 a二迭系下统山西组 即第一含煤段（图4-1-1）：厚76m，含煤一层，平均厚7.46m，含煤系数9.82%。底部为灰黑色海相泥岩，其上有砂泥岩互层，富产动物化石，多菱铁结核；中部以细中砂岩为主，局部砾及泥质包体，顶部为泥岩。b二迭系下统下石盒子组 即第二含煤段（图4-1-2）：厚111m，含煤9层，平均总厚8.54m，含煤系数7.69%。底部为中粗砂岩，具冲刷特征，其上有鲕状花斑泥岩与铝质泥岩，是煤岩怪对比的标志。5煤顶部多砂泥岩互层，具浑浊层理与虫迹。8煤、6-2煤、5-2煤层顶板各有较厚的中细砂岩。 c二迭系上统上石盒子组 地层总厚547m，包括五个含煤段。 （1）第三含煤段（图4-1-3）：地层厚120m，含煤6层，平均厚4.16m，含煤系数3.47%。下部以砂岩、石英砂岩为主；中部以泥岩、砂质泥岩为主，10煤上部偶有花斑泥岩，11-1煤下普遍有鲕状泥岩，11-2煤顶板富含植物化石；上部以中砂岩为主，局部为石英质砂岩。 （2）第四含煤段（图4-1-4）：地层厚73m，含煤6层，平均厚5.77m，含煤系数7.90%。底部细中砂岩，其上有紫红色含鲕花斑泥岩，是全区标志层，中上部是煤组层位，以泥岩类为主，15煤上下砂岩富含菱铁。 （3）第五含煤段（图4-1-5）：地层厚110m，多呈青灰、灰绿色，以泥岩、砂质泥岩为主，含煤3层，厚1.78m，含煤系数1.62%。下部有24层紫红锈黄色花斑状泥岩；顶部偶见褐红色隐紫红花斑泥岩；17-1煤层灰黑色泥岩和砂泥岩互层中富产海豆芽化石，具底栖动物通道。（4）第六含煤段（图4-1-6）：地层厚138m，含煤4层，厚1.17m，含煤系数0.85%。以灰、青灰、灰绿色泥岩为主，夹细中砂岩。上部泥岩与砂岩交替频繁；18煤底部常见含铝质泥岩，时而有鲕状结构；1819煤层间有薄层硅质岩13层，富含海绵骨针；20煤上偶见薄层花斑泥岩。第七含煤段（图4-1-7）：平均厚106m，含劣质煤46层，厚1.2m，含煤系数1.13%。以深灰、灰绿、青灰色泥岩和灰白、灰绿色砂岩交替组成。 d二迭系上统石千峰组 地层厚度大于220m，张集井田厚260m。是一套以紫红色为主的杂色非含煤地层，由泥岩、粉砂岩、中细砂岩、含砾石英砂岩组成，底部以灰白浅红色含砾中粗砂岩与石盒子组分界。 二迭纪地层的沉积环境是从陆表海海湾发展而来的下三角洲平原，经历了海湾充填、树枝状、网状河体系，转入河口湾海湾环境，进而发展到上三角洲平原、陆相冲积平原沉积。 本井田石炭二迭系动植物化石见表4-1-2。 四、新生界 新生界厚224.10576m，直接覆盖在二迭纪煤系之上，厚度比差352m，东南薄，西北厚。由上往下，由新到老叙述如下： （1）第四系 一般厚115m 。上部25m以细粉砂为主；中部25m为砂质粘土；下部65m以中细砂为主，夹透镜状砂质粘土，是矿区主要供水水源。 （2）新第三系 上新统：一般厚190m，全区发育，以浅灰，灰黄色粗中砂为主，夹薄层粘土，局部钙质胶结成“砂盘”。 中新统12：埋藏深度由260400m，在古地形隆起带地层变薄或缺失，一般厚120m。岩性为灰绿色厚层状固结粘土，上段夹多层中细砂，下段局部含石膏晶块和钙质。 中新统11：埋藏在400m以深，古地形隆起带缺失。上部70m以中粗砂为主，局部含砾；下部20m为灰绿、棕红色固结粘土，含钙质结核，局部为泥灰岩。 （3）老第三系 埋藏深度由239.00562.10m，厚度018m，片状分布在基岩面上，不受古地形深浅的控制。岩性为灰白、紫红色砂岩、含砾粗砂岩、砾岩、偶夹薄层固结粘土。原报告称为碎石层。1.2.3构造本井田位于淮南复向斜中部，属陈桥背斜东翼与潘集背斜西部衔接带。煤系地层总体形态为一走向近南北、倾向东、倾角多为515的反“S”型单斜构造。1.2.4水文地质本井田水文地质条件属巨厚覆盖层下多煤层、多含水层、充水因素复杂的矿床，其富水性属简单中等，与地表水体无水力联系。（1）主要充水因素本井田基岩被厚度介于224.10576.00m之间的西北厚、东南薄的新生界松散层所覆盖。按松散沉积物组合特征及其含、隔水性能不同，自上而下大致可分为4个含水组、4个隔水组和1个碎石层。其中第三隔水组除在局部古地形隆起处变薄或缺失外，绝大部分分布稳定，厚度一般为3055m，系其上、下含水层间的良好隔水层。第四含水组在七线以北与基岩直接接触，厚度多为3080m，系基岩含水组的主要补给水源。底部的碎石层若与含水层接触时，有可能起到一定的导水作用。二叠系砂岩以中、细粒为主，局部裂隙发育，一般为钙质充填，富水性弱，以储存量为主，且因间夹泥岩和煤层，含水组之间在自然状态下无密切的水力联系。但是，若被断层切割或受采动影响而致地下水水力均衡遭到破坏时，上、下含水层之间有可能互相沟通，从而导致局部砂岩裂隙水突溃现象的发生。石炭系太灰岩溶裂隙含水组主要由自上而下编号的13层灰岩与其间的泥岩、粉砂岩和薄煤层组成。其中第1、3、4、5和12层灰岩分布稳定,并以第3、4和12层灰岩厚度较大。该含水组上距1煤层较近，一般为1620m，且灰岩水压较高，如果直接开采1煤层，必将因太灰的水压超过1煤层底板隔水层抗压强度而引发突水事故。潘谢矿区资料表明：奥陶系灰岩中下部岩溶裂隙比较发育，虽分布不均，但富水性弱中等，系太灰的主要补给水源。本井田断层带多为泥岩和粉、细砂岩碎块充填，并呈胶结状，正常情况下可起到相对隔水作用。但是，若不同层位的含水层受断层切割而对口，且断层带又未被泥质和岩屑所充填，或受到采动影响，导致断层活化，破坏了地下水的水力均衡，断层带则很可能成为地下水突溃的主要途径。综上所述，本井田新生界第四含水层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水对井下开采均有较大影响。但是，只要在可采煤层浅部留设适当的防水煤柱，四含水一般不致于溃入矿坑而对煤层开采构成大的威胁。这样，二叠系砂岩裂隙水和石炭系太灰岩溶裂隙水便成为本矿井开采的主要充水因素。水文地质特征见表2-2-4。（2）矿井涌水量预计本次设计的矿井涌水量预计范围为一水平（一水平标高-780m，11-2煤层下山采至-920m）的首采区。预计方法为顾桥井田电子版精查地质报告汇编中采用的水文地质比拟法。经与新庄孜矿井实测涌水量比拟表明：开采4-117-2煤层时矿井正常涌水量为757m3/h，最大涌水量为1330m3/h。另外，开采1煤层时，经实施疏水降压等措施后，太灰的涌水量为805m3/h。考虑到井下洒水、井筒淋水和防火灌浆用水等因素的影响，矿井开采4-117-2煤层时的正常涌水量按850m3/h计取。矿井发展到10Mt/a时，正常涌水量尚需增加470m3/h，最大涌水量增加793m3/h。1.2.6地温根据淮南矿区九龙岗矿长观孔资料，本井田所在地的恒温带深度为自地表向下30m，恒温带温度为16.8。已有测温资料表明：本井田属于以地温异常区为主的高温区，平均地温梯度为3.08/100m。从纵向上看，垂深500m处平均地温在31以上，已达一级高温区；垂深700m处平均地温在37左右，已进入二级高温区；垂深在800m处平均地温高达40以上。预计-780m水平地温可达37.743.7，平均40.1。从横向上看，地温等值线的走向具有与煤层底板等高线走向基本一致的变化趋势。鉴于本井田地温较高，有关部门应引起高度重视，并采取积极的降温措施，以防各类热害发生。1.3煤层特征1.3.1煤层与煤质本井田的煤系地层为石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。煤层倾角平缓，一般小于10。表层土厚井田内二叠系含煤层段总厚734m，含煤33层，煤层总厚度为30.08m，含煤系数为4.10%，自下而上依次分为7个含煤段。在中、下部厚约490m的一五含煤段中，集中分布9层可采煤层，平均总厚24.11m。其中13-1、11-2、8、6-2和1煤层为主要可采煤层，平均总厚21.14m；17-2、13-1下、7-2和4-1为局部可采煤层，平均总厚2.97m。本井田可采煤层煤质稳定，牌号单一，属中灰富灰、特低硫、低磷特低磷、富油高油、高熔难熔灰分、具较强粘结性的气煤和1/3焦煤。可作良好的配焦和动力、化工用煤。本矿井属于高瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量为10.94绝对瓦斯涌出量为75.95，煤层易自燃，煤尘有爆炸性，风氧化带深度定为距基岩界面垂深30。1.3.2煤层围岩性质（1）宏观煤岩特征 17-2煤、13-1下煤、7-2煤层以暗煤为主，次为亮煤，属半暗型煤。其它可采煤层由暗煤、亮煤组成，夹少量镜煤条带，中下部煤层夹丝炭，为半暗半亮型煤。见可采煤层物理性质表6-1-1。 （2）显微煤岩特征 a有机显微组份占煤岩组成的91.0595.58%。 镜质组：一般为无结构镜煤，深灰灰色，灰度中等，突起微弱，占组份的50.1464.52%。 惰质组：大多为有结构的丝炭和半丝炭，亮白灰白色，灰度较低，突起明显，占组份的22.8331.43%。 壳质组：主要是树皮、角质层及孢子体，灰黑色，灰度甚高，突起较明显，占11.0215.46% . b无机显微组份 以粘土矿物为主，占3.538.65%，呈微粒，团块状，或充填在细胞腔中。次为氧化物，占0.52.76%，硫化物，占0.21.07%，碳酸盐，占0.10.9%。其中硫（黄铁矿硫）含量少，不同于石炭系。 （3）显微煤岩类型煤层显微鉴定为亮暗型，但系少数几个样品的鉴定结果。表1.1 卡才煤层主要特征表可采煤层主要特征表煤层厚度（m）最小最大平均间距（m）顶 板 岩 性底 板 岩 性结 构可采性稳定性17-204.350.97泥岩和中砂岩泥 岩简 单局部可采不稳定10413-11.708.254.65泥岩，局部为细砂岩泥 岩较间接全区可采稳 定113-1下01.850.56泥 岩泥 岩简 单局部可采不稳定7411-20.897.234.0浅部为中、细砂岩，其它地段为泥岩泥 岩简单较简单全区可采稳 定80805.152.52古河流冲蚀处为石莫砂岩，其余为泥岩泥岩，局部为含炭泥岩简 单大部可采较稳定47-202.940.76泥岩，局部为砂岩泥岩，局部为砂岩较间接局部可采不稳定416-20.607.103.41泥岩，局部为砂岩泥 岩简 单基本全区可采稳 定404-105.200.68泥 岩泥 岩简 单局部可采不稳定8311.8511.897.46砂质泥岩，部分为砂岩砂质泥岩较复杂全区可采稳 定 表1.2井田水文地质特征表地层含、隔水 组组 厚（米）含、隔水组主要特征水位标高（米）单位涌水量（升/秒米）渗透系数（米/日）矿 化 度（克/升）水 温（）PH值水 质 类 型新生界一 含上部以砂质粘土为主，夹薄层粘质砂土，具孔隙，受降水补给，富水性弱；下部以粉细砂为主，夹粘质砂土及砂质粘土，富水性弱中等18.0020.500.0210.6030.501.017.07.47.8Cl-HCO-C-M及HCO-Cl-N-C一 隔以砂质粘土为主，夹透镜状粉细砂，结构较致密，分布较稳定，起隔水作用；东南部因夹砂层较厚，隔水性较差二 含以中、细砂为主，夹透镜状砂质粘土，结构松散，砂层分布西南薄，中间厚，受区域河流从上游补给，水源充沛，是矿井供水的主要水源21.5522.8250.1992.734.149.540.3860.6516.019.57.38.0HCO-N-C三 含以粗、中砂为主，细砂和粘质砂土次之，疏松松散，顶部和中部夹薄层粘土及砂质粘土多层，分布比较稳定，部分层次起隔水作用23.90424.2310.1690.5773.2212.141.7272.43920.523.07.88.2Cl-N二 隔以灰绿色固结粘土为主，夹数层中、细砂，除古地形隆起处沉积变薄或缺失外，一般分布稳定，可起隔水作用三 隔灰绿色厚层固结粘土，偶夹中、细砂薄层，质韧而粘，具膨胀性，除古地形隆起处沉积变薄或缺失外，一般分布稳定，为良好的隔水层四 含以中、粗砂为主，局部含砾，松散，自七八线间向北开始沉积，并有增厚的趋势，粒度也渐粗，为基岩含水层的补给水源25.89326.560.5241.9351.30212.082.3962.6928.531.07.88.2Cl-N四 隔灰绿、棕红等杂色固结粘土，结构致密，局部为泥灰岩，夹固结中、细砂，渗透性弱，可起相对隔水作用碎石层以灰白夹紫红色中粗粒石英砂岩为主，次为细粒或含砾粗砂岩，硅质胶结，致密坚硬，偶夹薄层固结粘土，呈云片状分布于基岩面上古生界二迭系砂岩裂隙含水组130.00以中、细砂岩为主，局部粗砂岩，多为钙质胶结。砂岩局部裂隙发育，厚度不稳定，分布于粘土岩、粉砂岩和煤层之间，富水性弱，以静储量为主26.3627.4010.0130.0480.01870.0911.992.68726.031.0HCO-Cl-K+-N及Cl-SO-K+-N二迭系1煤底部隔水组泥岩、粉砂岩，局部夹细砂岩，可视为1煤层底板压盖隔水层石炭系太灰岩溶裂隙含水组含灰岩1213层,平均总厚度为47.74m,其中3、4、12三层灰岩较厚,岩溶裂隙分布不均。按其水文地质条件,可分为中部简单区和南、北部中等区23.04827.0550.001050.2240.005863.0861.9072.99Cl-N-K+奥陶系灰岩岩溶裂隙含水组109.16灰深灰色厚层状白云质灰岩及少量粒状灰岩，富水性较弱。据区域资料，本组上部岩溶裂隙发育，富水性强24.600.01130.03471.484Cl-N中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第20页图1.2煤层综合柱状图第二章 井田开拓2.1井田境界顾桥井田依据地址构造划分北起F81断层，南止F211断层，西自1煤层隐伏露头，东至三十一勘探线和13-1煤层-1000m底板等高线地面垂直投影线。井田南北西部没有扩大可能，东部尚有扩大可能。全井田南北走向长817km平均约13km，东西倾斜宽715km平均11km左右，面积约140km2。其中，本设计开采的11-2煤层南北走向约10km东西倾斜约6km煤层倾角310平均5，倾斜面积约60.23km2。2.2工业储量井田内各煤层储量计算采用的工业指标，参照现行规范，统一为： 最低可采厚度0.70m 最高可采灰份40本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：=SMR (2-1)其中：矿井的工业储量，t； S 井田的倾斜面积，km2； M煤层的厚度，m； R 煤的容重，t/m3。倾斜面积140 km2 ，煤层厚度从0.897.23m，平均厚度4.0 m。，煤的容重取R=1.4 t/m3。则：=60.231064.01.4=337.29106t高级储量符合煤炭工业设计规范要求。2.3可采储量1边界断层保护煤柱边界保护煤柱损失量可按下列公式计算=LBMR (2-2) 其中：边界煤柱损失量，m； L边界保护煤柱宽度，m； B边界长度，m； M煤层厚度，m； R煤的容重，t/m，取R=1.4。=20320004.01.4=358.4t2工业广场煤柱损失根据煤矿矿井设计手册工业广场占地指标，本设计矿井为3 Mt的大型矿井，工业广场占地指标为0.81.1公顷/10万吨，取1.0公顷/10万吨，其总占地面积： =30公顷=30。故设计工业广场长、宽分别为600m和500m，并按以及保护留维护带20m。得出工业广场安全煤柱面积为96.0632公顷，因此工业广场的煤柱量为：=ShR=96.60324.01.4=540.98t (2-6)3其他永久煤柱损失（包括水平煤柱，采区煤柱，隔离煤柱，地址构造带煤柱等煤柱损失），按约占工业储量的5%计算，= 337.295%=1686.44t4.永久煤柱损失=（358.4+540.98+1686.44）=2585.82t5.可采储量式中： -可采储量，t； -工业储量，t； P -储量损失，t；C -回采率,本煤层取80这样，=（33729-2585.82）80%=24914.54t表2.1矿井煤储量表：（t）煤层工业储量永久煤柱储量损失回采率可采储量工业广场煤柱境界煤柱其他煤柱11-233729540.98358.41686.4480%24914.542.4矿井设计服务年限1 矿井工作制度本矿井设计年工作日为330天。每天三班作业，其中二班生产、一班检修。每班工作8h，每天净提升时间16h。2 矿井设计生产能力本次初步设计针对影响矿井生产能力合理确定的主要因素，进一步分析论证如下：（一）矿井建设的外部条件本矿井铁路装车站与潘谢矿区铁路紧靠在一起，而潘谢矿区铁路与淮阜铁路相接、东通京沪铁路、西连京九铁路；矿井工业场地南约0.68km处有凤利公路通过，矿井场外道路直接与之相连，交通十分方便。本井田南邻西淝河，井田内有永幸河，地下水资源丰富，矿井水源充沛；本区人口稠密，加之矿区拥有大量的工程技术人员及熟练的技术工人，劳动力资源丰富；矿区附近有田家庵、平圩及洛河3座电厂，井田附近有张集、芦集2座220kV区域变电所，矿井电源充足，供电可靠。综上分析，矿井具有良好的外部条件。（二）资源条件分析本矿井共探明地质储量33729万t。其中，可采储量24914.54万t。矿井资源丰富。本井田采用“地震先行、钻探验证、测井定厚”的综合勘探方法进行了精查地质勘探，基本控制了井田构造形态，查明了主要褶曲、煤层及煤质等技术特征。2002年对综合精查勘探、地震补充勘探等区内、区外近期勘探成果进行了电子版精查汇编，对煤层、构造等的研究程度又有了显著提高。目前，又基本完成了井田首采块段的三维地震勘探，大大提高了矿井初期投产采区的可靠性。综上分析，设计认为本井田资源条件是可靠的。（三）开采技术条件好、煤层生产能力大、有条件提高工作面单产（四）目前的采掘技术及装备水平具有实现工作面高产高效的能力（五）管理先进，有能力管理大型矿井，而且合理的矿井生产能力要适应煤炭市场变化。综合以上因素，从矿井拥有的资源条件、开采技术条件、采场条件及目前采、掘工作面装备水平、建设单位管理水平等方面分析，本矿井宜建特大型矿井。但从建设资金筹措渠道及降低市场风险等因素考虑，本矿井初期生产能力又不宜过大。三生产能力及服务年限根据“规程”规定，矿井设计生产能力主要类型为：大型矿井。服务年限用下列公式计算：式中：T矿井服务年限，a；A 矿井设计生产能力，万t/a，本设计矿井为3Mt/a；K储量备用系数，本矿井取1.5；可采储量，万t。T=24914.54/（3001.5）=55.450a 符合现场实际需要，也符合矿井设计规范关于大型矿井服务年限不少于50年的规定。2.5井田开拓2.5.1井田开拓的基本问题1 地质条件对开采的影响本井田位于淮南矿区，由淮河冲积形成很厚的表土层，地面标高平均+20+26m左右，煤层埋藏较深。本区根据中国地震烈度区划图（1990）数据，划分为6度基本烈度区，发生地震的可能性很低，地质条件稳定；而且储量丰富，适合开采大型煤矿。2 井筒形式、数目、位置及坐标(一)井田开拓方式的选择井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开掘一系列井巷进入煤体，建立矿井的提升、运输、通风、排水和动力供应及监测等生产系统。用于开拓的井下巷道的形式、数目、位置及其相互联系和配合称为开拓系统。在已定的井田地质、地形及开采技术条件下，开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道在井田内的布置方式称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能最终确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需要认真研究：确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；合理确定开采水平的数目和位置；布置大巷和井底车场；确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；进行矿井开拓延伸，深部开拓及技术改造；合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案，在解决开拓问题时，应遵循下列原则：贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效煤制造条件，在保证生产可靠和安全的前提下减少开拓工程量，尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。合理集中开拓布置，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。合理开发国家资源，减少煤炭损失。必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定，要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好的状态。要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创造条件。根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。井田开拓方式按井筒倾角不同可分为平硐、斜井立井等三种方式，凡用一种井筒形式开拓全矿的属于单一开拓，否则属于综合开拓。一般来说，平硐开拓简单，斜井次之，立井最为复杂。平硐开拓的优点是运输环节少、设备少、系统简单、费用低，但受地形及埋藏条件限制，只适用于赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地带，并且要便于布置工业场地。由本井田的地质条件来看，并无平硐开采的条件，因此在此不多做讨论。下面重点分析斜井开拓和立井开拓：1斜井开拓对于斜井开拓，其优点有：（1）井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；（2）地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁，不用大型提升设备，钢材消耗少；（3）胶带输送机提升增产潜力大，改扩建比较方便，容易实现多水平开采，并能减少井下石门长度；（4）斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。斜井开拓的缺点有：（1）斜井井筒长，辅助提升能力少，提升深度有限；（2）通风路线长、阻力大，管线长度大；（3）斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。当煤层赋存较浅，表土层不厚，水文地质情况简单的缓倾斜煤层，一般采用斜井开拓。2立井开拓对于立井开拓，其优点有：（1）当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒容易施工；（2）对于地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层；（3）立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；（4）井筒断面大，可满足高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；（5）井筒为圆形断面结构合理，维护费用低。立井开拓的缺点有：（1）立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平；（2）井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。综上所述，由于本井田煤层瓦斯含量大，水文地质条件复杂，为便于通风及对施工、开采过程中的安全考虑，采用立井开拓较为合理。（二）井口与工业广场位置的选择1井口位置的确定井筒位置的确定原则有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；井田两翼的储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁； 工业广场应少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。因此，根据本井田的实际情况，确定主副井建在井田西部4-3钻孔附近，定坐标系南北为x轴，东西为y轴。确定井筒位置见表坐标井筒XY主井3632220.00039460095.000副井3632240.00039460195.0002工业场地的位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；占地要少，尽量做到不搬迁村庄；尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；.尽量减少工业广场的压煤损失。工业场地的位置选择在主、副井的井口附近，即井田边界南边附近。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒布置位置大致相同。工业场地的形状和面积，根据工业场地占地面积指标确定地面工业广场的占地面积为30公顷，布置为矩形，长600m，宽500m.三 立井开拓方案的比较4、 井田开拓的方案（1）方案的提出本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：a. 本井田煤层埋藏较深，煤层可采线最浅处在-420m，最深处到-1000m。 b. 煤层倾角较小，平均倾角只有5，为近水平煤层，并且下部煤层更加平缓。可采用带区布置，也可采用盘区布置。c. 本矿地表地势平坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，平均标高为+24m。综上，提出以下四个方案：方案一：立井两水平，直接延深，带区布置方案二：立井两水平，直接延深，盘区布置方案三：立井两水平，暗斜井延深，带区布置方案四：立井两水平，暗斜井延深，盘区布置四种开拓方案的开拓示意图见图2-2-1所表示。 图2-2-1 开拓方式比较示意图（2）方案比较a. 粗略经济比较这四种方案在技术上都是可行的，都参加经济比较，所需费用粗略估算如表2-2-2。中国矿业大学2007届本科生毕业设计 第21页表2-2-2 各方案粗略估算费用表方案项目方案一、方案二方案三、方案四基建费用（万元）主井 290750010-4=175主斜井 4125140010-4=577副井290800010-4=200副斜井4125150010-4=619井底车场1000160010-4=160斜井井底车场（300+500）160010-4=128石门开凿41142120010-4=987小计1522小计1324生产费用（万元）立井提升1.252500.850.85=4551.7斜井提升1.252502.280.48=6894.7石门运输1.252502.20.381=5280.7立井提升1.252500.600.85=3213立井排水40024365400.182510-4=2557.9立井排水40024365400.16310-4=2284.6斜井排水40024365400.08410-4=1177.3小计12390.3小计13569.6总计费用13449.3费用14358.6（万元）（万元）百分率100%百分率106.8%中国矿业大学2007届本科生毕业设计 第22页方案一、二与方案三、四的区别在于是用立井延深还是暗斜井延深，相同部分可不做比较。直接延深可充分利用原设备、设施，投资少，提升单一，转换环节少，车场工程量相对减少等。但延深与生产相互影响而且矿井提升能力相对降低。暗斜井开拓延深与生产互不干扰，原井筒提升能力不降低，暗斜井的位置不受原井筒限制，可选在对开采下部煤层有利的位置上。但增加了上部车场工程量及运输提升环节和设备。通过粗略比较我们可以看出方案三、四在投资上要多一点，所以我们排除方案三、四。余下的方案一、二在技术上均属可行，具体采用那个方案要经过详细的经济比较才能确定。b. 详细经济比较对方案一和方案二的建井工程量和基建费的比较和比较结果见表2-2-3和表2-2-4。表2-2-3 建井工程量 项目方案一方案二初期风井/m630+5380+5胶带运输大巷/m1900600轨道运输大巷/m1900600采区上山/m20002回风石门700后期主井/m290副井/m290风井/m480+5主暗斜井/m2280副暗斜井/m2280石门/m24114胶带运输大巷/m105005000轨道运输大巷/m105005000回风大巷/m1200盘一区上山/m1400220002盘二区上山/m24002盘三区上山/m10002盘五区上山/m18002盘六区上山/m15002盘八区上山/m20002中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第23页表2-2-4 基建费用表 方案时期 项目方案一方案二工程量单价费用工程量单价费用（m）（元m-1）（万元）（m）（元m-1）（万元）初期风井/m630+57500476.3380+57500288.8胶带运输大巷/m19001200228600120072轨道运输大巷/m19001200228600120072采区上山/m200021000400回风石门700120084小计923.3916.8后期主井/m2907500187.5副井/m2908000200风井/m480+57500363.8主暗斜井/m22801400319.2副暗斜井/m22801500342胶带运输大巷/m105001200126050001200600轨道运输大巷/m105001200126050001200600回风大巷/m12001200144盘一区上山/m140021000280200021000400盘三区上山/m100021000200盘五区下山/m180021100198盘八区下山/m200021100400共计4647.85263.8在上述经济比较中需说明以下几点；以上方案，布置相同的地方不做比较，只对那些可以用带区又可以用盘区的部分作比较。在以上方案经济比较中，所列各项工程造价是根据市场价格而统一确定的。由对比结果可知，在初期建井费上，两个方案差别不大，用那个都可以。但是总的来说，方案二的费用比方案一的费用多了5.2%，方案一较之方案二更节省，相对较优。综合经济、技术和安全三方面的考虑，选取最优方案方案一，即立井直接延深两水平开拓，第一水平为-610m,第二水平为-860m，带区布置，部分区域倾角比较大的可以采用采区布置。2.5.2矿井基本巷道一 井筒1井筒全矿井有三个井筒构成，分别是主井、副井和风井，都为立井，圆形断面。（1）主井主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6m，断面面积28.27m，井筒内装备一对20t箕斗，井壁采用钢筋混凝土及砌碹支护方式。此外，还布置有检修道、动力电缆、照明电缆、通讯信号电缆和人行台阶等设施。主井主要用于提升煤炭。主井井筒断面和井筒特征表分别见图2-4和表2-5:主井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6m，断面面积28.27m2，井筒内装备一对20t箕斗，井壁采用钢筋混凝土及砌碹支护方式。此外，还布置有检修道、动力电缆、照明电缆、通讯信号电缆和人行台阶等设施。主井主要用于提升煤炭。主井井筒断面和井筒特征表分别见图221。图221主井井筒端面井筒特征表井型300万t提升容器一对20t底卸式箕斗井筒直径5.6m井深630880m净断面积24.63m2井筒支护钢筋混凝土及砌碹基岩段毛断面积33.69m2表土段毛段面积43.5944.77m2（2）副井副井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为7.7m，断面面积为46.56m，井筒内装备一对3t双层单车罐笼，井壁采用钢筋混凝土及砌碹支护方式，井筒主要用于提料、运人、提升设备、矸石等。采用金属罐道梁，行钢组合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井内除装备罐笼外，还设有梯子间作为安全出口，并设有管子道、电缆道等设备。副井井筒断面和井筒特征表分别见图2-5和表2-6。副井井筒断面布置图1：80图2-2-3 副井井筒断面图表2-6 副井井筒特征井型300万t提升容器 一对3t双层单车罐笼带平衡锤井筒直径7.7m井深630m880净断面积46.56m2井筒支护钢筋混凝土及砌碹厚500mm基岩段毛断面积60.82m2表土段毛段面积76.9786.59m2（3）风井风井井筒采用立井形式，圆形断面，净直径为6m，断面面积为23.63m2，采用混凝土支护方式，备有安全出口。风井井筒断面和井筒特征表分别见图223。风井井筒断面布置图1：80 图223 风井井筒断面图井筒特征表井型300万t井筒直径7.7m井深+26.5m到-605.8m净断面积46.56m2基岩段毛断面积60.82m2表土段毛段面积76.9786.59m2风速验算副井作为进风井，风井作为回风井，其断面的大小必须符合风速要求。由第九章矿井通风及安全技术的风速验算可知，所选择的井筒符合风速要求。2井底车场本矿井采用环形井底车场，此形式车场的特点，是空重列车在车场内不在同一轨道上作相向运行，即环形单向运行。车场调度工作简单，通过能力大，应用范围广，但车场的工程量较大。井下煤炭运输采用GX系列胶带输送机，辅助运输采用无轨胶轮车和隔爆特殊型蓄电池电机车牵引1.5t固定式矿车（每列20节矿车）。井底车场空、重车线调车线长度按1.5倍列车长度考虑，一列矿车为20个车厢，采用1.5t固定箱式矿车，型号为MG1.7-9B,外形尺寸（长宽高）240011501150（mm），故取调车线长度为80m。调车方式主要是机头从一侧将重车推入副井，然后绕道另一侧拉上材料车或是空车。因为此矿井运煤主要是靠胶带，所以车场调车比较简单。本矿井设计年产量为300万吨，大巷运输采用带宽为1200mm的胶带运输机运煤，辅助运输采用1.5t固定箱式矿车，井底车场经过石门与大巷直接相连。为了保证矿井生产及安全的需要，井底车场设有各种硐室，包括变电所、水泵房、工具室，调度室、等候室、医疗室。井底车场布置见下图2-7：1副井 2主井 3风井 4中央水泵房 5中央变电所 6进风石门 7回风石门 8调度室 9水仓 10等候室 11清理撒煤巷 12医疗室 13工具室 14消防材料室图2-2-5 井底车场示意图3主要开拓巷道主要开拓巷道包括运输石门、胶带运输大巷，轨道运输大巷。胶带运输大巷和轨道输大巷基本沿11-2煤层底板布置，巷道坡度随煤层而有起伏,一般2-5，便于排水的需要。辅助运输大巷局部8，主运输大巷上仓段局部10，主要是为了更好的搭接皮带和连接煤仓。这三种巷道都采用一样的断面设计，半圆拱形，掘进断面16.6 m2，净断面面积14.3 m2，掘进高度3.9 m，宽度4.8 m。支护方式采用锚喷，锚杆间排距为0.8 m，锚喷厚度0.1 m。胶带运输大巷断面1：50图2-8 胶带运输大巷断面图表2-8 运输大巷断面特征表巷道规格掘进断面净断面净周长支护形式最大风量（m2）（m2）（m）（m3/s）5000mm4350mm20.0418.3116.25锚喷76回风大巷断面（1:50）图2-9 回风大巷断面图表2-9 断 面 特 征 表巷道规格掘进断面净断面净周长支护形式最大风量（m2）（m2）（m）（m3/s）5000mm4350mm20.0418.3116.25锚喷762.2.3大巷运输设备选择主运输系统有胶带运输机运输的连续式和矿车轨道运输的间断式两种运输方式。从系统可靠性和运输能力上分析，连续式运输方式具有较大的优越性，可靠性，适应性强，能力大；不存在调车的间隔时间，管理简单，生产安全，易于实现自动控制，可适应无煤仓运输系统和煤层大巷布